JP7159353B2 - 膜蒸留用モジュール及びそれを用いた膜蒸留装置 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は以下の態様を包含する。
多孔質中空糸膜の外側表面の水接触角が90°以上であり、
多孔質中空糸膜の非接着固定部位の少なくとも一部の部位に疎水性ポリマーが付着しており、
多孔質中空糸膜の内側表面及び外側表面の各々について、非接着固定部位の長手方向における一端から他端までの部位を0%から100%と表したときに、前記一端から0~5%の部位に付着している膜面積当たりの疎水性ポリマーの量と、前記一端から95~100%の部位に付着している膜面積当たりの疎水性ポリマーの量との少なくとも一方が、前記一端から40~60%の部位に存在する膜面積当たりの疎水性ポリマーの量よりも多い、膜蒸留用モジュール。
[2] ハウジングと、前記ハウジングに両端部が接着固定されている複数本の多孔質中空糸膜とを有する膜蒸留用膜モジュールであって、
多孔質中空糸膜の非接着固定部位の少なくとも一部の部位に疎水性ポリマーが付着しており、
多孔質中空糸膜の内側表面及び外側表面の各々について、非接着固定部位の長手方向における一端から他端までの部位を0%から100%と表したときに、前記一端から0~5%の部位に付着している膜面積当たりの疎水性ポリマーの量と、前記一端から95~100%の部位に付着している膜面積当たりの疎水性ポリマーの量との両方が、前記一端から40~60%の部位に存在する膜面積当たりの疎水性ポリマーの量よりも多い、膜蒸留用モジュール。
[3] 多孔質中空糸膜の非接着固定部位が前記一端から50%未満の部位で原水導入部と最も近接するように原水導入部が配置されており、多孔質中空糸膜の、膜面積当たりの前記疎水性ポリマーの量が、以下の関係:
[前記一端から0~20%の部位の疎水性ポリマーの量]>[前記一端から95~100%の部位の疎水性ポリマーの量]>[前記一端から40~60%の部位の疎水性ポリマーの量]
を満たす、上記態様1又は2に記載の膜蒸留用モジュール。
[4] 前記一端から0~20%の部位において、前記多孔質中空糸膜の原水導入面の膜面積当たりの疎水性ポリマー量が、前記多孔質中空糸膜の蒸気送出面の膜面積当たりの疎水性ポリマー量よりも多い、上記態様1~3のいずれかに記載の膜蒸留用モジュール。
[5] 水生成用の膜蒸留装置であって、
上記態様1~4のいずれかに記載の膜蒸留用モジュールを備える、膜蒸留装置。
[6] 膜蒸留装置は、膜蒸留用モジュールと連結された冷却装置を更に備え、
膜蒸留用モジュールは、多孔質中空糸膜が前記一端を下にして略垂直方向に固定され、かつ原水が前記一端から多孔質中空糸膜内側に導入されるように構成されており、
膜蒸留用モジュールと冷却装置との連結部の下端は、多孔質中空糸膜の非接着固定部位全高の1/2よりも高い位置にある、上記態様5に記載の膜蒸留用装置。
[7] 膜蒸留用モジュールは、多孔質中空糸膜が前記一端を下にして略垂直方向に固定され、かつ原水が前記一端から多孔質中空糸膜内側に導入されるように構成されており、
膜蒸留用モジュールは、多孔質中空糸膜の非接着固定部位全高の1/2よりも低い位置に対応する垂直方向位置に排出口を有する、上記態様5又は6に記載の膜蒸留装置。
多孔質中空糸膜の非接着固定部位の少なくとも一部の部位に疎水性ポリマーが付着しており、
多孔質中空糸膜の非接着固定部位の長手方向における一端から他端までの部位を0%から100%と表したときに、該一端から0~5%の部位に付着している膜面積当たりの疎水性ポリマーの量と、該一端から95~100%の部位に付着している膜面積当たりの疎水性ポリマーの量との少なくとも一方、好ましくは両方が、該一端から40~60%の部位に存在する膜面積当たりの疎水性ポリマーの量よりも多い、膜蒸留用モジュールを提供する。一態様においては、多孔質中空糸膜の外側表面の水接触角が90°以上である。
本開示で、「非接着固定部位」とは、多孔質中空糸膜のうち両端部の接着固定部位を除く部位を意味する。
本開示の多孔質中空糸膜について、「内側表面」とは、多孔質中空糸膜の表面(すなわち膜構成部材の露出面)のうち膜の中空部に面した部位を意味し、「外側表面」とは上記表面のうち膜外に面した部位(すなわち内側表面の対向面)を意味し、「細孔表面」とは、上記表面のうち内側表面及び外側表面を除く部位(すなわち膜の厚み方向内部で細孔に面した部位)を意味する。
本開示で定義する疎水性ポリマー付着量は、多孔質中空糸膜の「内側表面」及び「外側表面」の少なくとも一方において満たされていればよく、好ましくは少なくとも原水と接する側の表面において満たされており、更に好ましくは、両表面において満たされている。
本開示の多孔質中空糸膜について、「膜面積」とは、上記表面(すなわち膜構成部材の露出面)の面積を意味する。
また多孔質中空糸膜における疎水性ポリマーの付着量を調整することで、多孔質中空糸膜のうち蒸発が特に激しい部位(特に熱水が導入される部位)における蒸発量を低下させ、膜全体の蒸気発生量分布を平坦に近づけることもでき、その結果、ウェッティングを大幅に抑制することができる。したがって、本実施形態の膜蒸留用モジュールは、ウェッティングが抑制されていることで水処理能力の経時安定性に優れる。
図1A及び図1Bは、本開示の一態様に係る膜蒸留用モジュールを示す模式図である。図1A及び図1Bを参照し、一態様において、膜蒸留用モジュール10A,10Bは、ハウジング11と、ハウジング11内に収容された複数本の多孔質中空糸膜12とを有し、多孔質中空糸膜12は、両端部が接着樹脂13でハウジング11に接着固定されている(図1A及びB中の接着固定部位A)。多孔質中空糸膜12のうち、接着固定部位A以外の部位は接着樹脂13で固定されていない(図1A及びB中の非接着固定部位NA)。図1Aに示す膜蒸留用モジュール10Aにおいては、多孔質中空糸膜12の内側に原水が導入され、多孔質中空糸膜12の外側から生成水として純水が蒸気として送出される。図1Bに示す膜蒸留用モジュール10Bにおいては、多孔質中空糸膜12の外側に原水が導入され、多孔質中空糸膜12の内側から生成水(蒸気として)が送出される。膜蒸留用モジュール10A,10Bのいずれも、多孔質中空糸膜12の片側表面が原水に触れ、もう一方の表面からは蒸気が発生する仕組みである。
本実施形態に係る膜蒸留用モジュールにおいて用いる多孔質中空糸膜は、膜の一方の表面から他方の表面まで厚み方向に連通している細孔(連通孔)を有することが必要である。この連通孔は、ポリマー等の膜材料のネットワークの空隙であってよく、枝分かれしていても直通孔でも(すなわち枝分かれしていなくても)よい。細孔は、蒸気を通すが原水(液体)を通さないことが必要である。
[一端E1から0~20%の部位の疎水性ポリマーの量]>[一端E1から95~100%の部位の疎水性ポリマーの量]>[一端E1から40~60%の部位の疎水性ポリマーの量]
を満たす。
なお、本開示で多孔質中空糸膜の部位について示す数値(%)は、実際のモジュール製造過程で起こりうる疎水性ポリマーの塗りムラを考慮し、±2%程度の誤差を有してよいものとする。
一態様においては、多孔質中空糸膜の少なくとも一部の部位に疎水性ポリマーが付着している。疎水性ポリマーは、多孔質中空糸膜の内側表面、外側表面及び/又は膜内部に疎水性の被膜を形成して、膜に撥水性を付与又は膜の撥水性を向上させることができる。
(ア)シロキサン結合を有するポリマー(例えば、ジメチルシリコーンゲル、メチルフェニルシリコーンゲル、有機官能基(アミノ基、フルオロアルキル基等)を導入した反応性変性シリコーンゲル、シランカップリング剤と反応することで架橋構造を形成するシリコーン系ポリマー及びポリマーゲル
(イ)側鎖に(パー)フルオロアルキル基、(パー)フルオロポリエーテル基、アルキルシリル基、フルオロシリル基等を持つポリマー(例えば溶液又は薄膜として)
特に、疎水性ポリマーが、炭素数1~12の(パー)フルオロアルキル基及び/又は(パー)フルオロポリエーテル基を有する、(メタ)アクリレート系モノマー及び/又はビニル系モノマーの重合体であることが好ましい。
中空糸膜の膜面積当たりの疎水性ポリマー付着量は、疎水性ポリマーを溶解できる溶媒での抽出後に溶媒を蒸発等の操作により除去することで、直接重量として、求めることができる。この重量を、中空糸膜の内径又は外径と長さとから求めた膜面積で除して、膜面積当たりの疎水性ポリマー量を算出する。
多孔質中空糸膜を接着固定するための接着樹脂には、機械的強度が良好で、かつ100℃での耐熱性を有することが望まれる。接着樹脂として使用できる樹脂としては、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂、熱硬化性のウレタン樹脂等が挙げられる。耐熱性の観点ではエポキシ樹脂が好ましいが、ハンドリング性の観点ではウレタン樹脂が好ましい。接着固定の方法は、膜蒸留用モジュール作製に関する既知の接着方法に従えばよい。
ハウジングは、耐圧性、耐熱性、耐衝撃性、耐候性等の観点から材料を選定する。例えば、樹脂、金属等が使用できるが、上記の観点から、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ABS樹脂、繊維強化プラスチック及び塩化ビニル樹脂からなる樹脂群、或いはステンレス、真鍮、チタン等の金属から選択されることが好ましい。
本実施形態はまた、水生成用の膜蒸留装置であって、本開示の膜蒸留用モジュールを備える、膜蒸留装置を提供する。一態様において、膜蒸留装置は、多孔質中空糸膜と、原水を加温する加温部又は原水を蒸発させる蒸発部とを備える。膜蒸留装置は、所望により、多孔質中空糸膜と、加温部又は蒸発部とに加えて、多孔質中空糸膜を通過した水蒸気を凝縮させる凝縮部、原水又は透過水を送達する管、水蒸気を送達する気相部等を備えてよい。
本実施形態に係る膜蒸留装置は、膜蒸留(MD)法に利用されることができる。
図7は、各種の膜蒸留法を説明する模式図である。図7を参照し、主な膜蒸留法の原理は以下の4つである。
(a)蒸発部から生成した水蒸気を、多孔質中空糸膜1を通じて直接凝縮部(冷却装置)に取り込むDCMD法(Direct Contact Membrane Distillation)
(b)蒸発部と凝縮部の間に第三の気相部を設け、冷却体2の面上に蒸発部からの水蒸気を凝縮させ蒸留水を得るAGMD法(Air Gap Membrane Distillation)
(c)第三の気相部に真空ギャップを設け、蒸発部からの水蒸気を凝縮部まで移動させ蒸留水を得るVMD法(Vacuum Membrane Distillation)
(d)第三の気相部にスイーピングガスを流し、蒸発部からの水蒸気を凝縮部まで移動させ蒸留水を得るSGMD法(Sweeping Gas Membrane Distillation)
これらのうち、図7(c)に示されるVMD方式が、安定した透過水質を得られるため、最も好ましい。なお、図7においては、原水として高温水を示しているが、原水が室温付近の温度で、低温水、凝縮部等が室温よりも低い態様でも構わない。
本実施形態の膜蒸留用モジュールを用いて透過水を生産する運転を長時間続けると、被処理水に含まれる無機塩、有機物、微粒子、油分、金属等が、多孔質中空糸膜の原水導入側に析出、付着することで、膜の貫通孔が閉塞し、透過水生産効率が低下することがある。その場合、運転を一旦中断し、目詰まりの原因となる物質を溶解し得る溶液を、多孔質中空糸膜の表面及び膜内部に高流量で流す等の洗浄操作を行うことで、多孔質中空糸膜を初期状態に再生することができる場合がある。目詰まりの原因物質が無機塩又は金属の場合、これらを溶解する能力を有する酸などを用いることができる。例えば、スケールとして一般的な炭酸カルシウムの場合、塩酸、クエン酸等の溶液で膜を洗浄してよい。目詰まりの原因物質が有機物又は微生物(スライム)の場合、例えば、酸化剤として次亜塩素酸ナトリウム水溶液を用いて洗浄してよい。目詰まりの原因物質が微粒子の場合、洗浄溶媒を高流速で流すことで膜表面から微粒子を排除してよい。
本実施形態に係る膜蒸留用モジュール及び膜蒸留装置は、被処理水に含まれるイオン、有機物、無機物等を高度に除去して精製する用途、又は被処理水から水を除去して濃縮する用途に好適に用いることができる。これらの用途として、例えば、海水淡水化、船舶用水製造、超純水製造(半導体工場等)、ボイラー水製造(火力発電所等)、燃料電池システム内水処理、産業廃水処理(食品工場、化学工場、電子産業工場、製薬工場及び清掃工場)、透析用水製造、注射用水製造、随伴水処理(例えば、重質油、シェールオイル、シェールガス及び天然ガス等)並びに海水からの有価物回収等が挙げられる。随伴水は、質量基準で数%から十数%の無機塩分と数ppmから数十ppmの油分とを含む。天然ガスとしては、従来のガス田から得られる在来型の天然ガスに加え、コールベッドメタン(別名:コールシームガス)に代表される非在来型の天然ガスも含まれる。
本実施形態に係る膜蒸留用モジュール、及びこれを具備する膜蒸留装置は、他の水処理技術と組み合わせた複合システムとして使用してもよい。例えば、RO(Reverse Osmosis)法で処理した際に生成する濃縮水を、本実施形態に係る膜蒸留装置を用いてさらに精製することにより、水の回収率をより高めることができる。また、FO(Forward Osmosis)法で使用するDS(Draw Solution)の回収手段として本実施形態に係る膜蒸留装置を使用することもできる。
本実施例では、以下に記載する各種の測定方法で多孔質中空糸膜の諸物性を求めた。
[外径、内径、膜厚]
多孔質中空糸膜の外径、内径は、中空糸膜を長手方向に垂直な方向にカミソリ等で薄く切り、顕微鏡を用いて断面の外径、内径をそれぞれ測定して求めた。膜厚は下記式(1)により算出した。
ASTM:F316-86に記載されている平均孔径の測定方法(別称:ハーフドライ法)により測定した。
約10cm長の多孔質中空糸膜に対し、液体としてエタノールを用いて、25℃、昇圧速度0.01atm/秒での標準測定条件で行った。
平均孔径[μm]=2860×(使用液体の表面張力[dyne/cm])/(ハーフドライ空気圧力[Pa]) ・・・(2)
ここでエタノールの25℃における表面張力は21.97dyne/cmであるので、下記式(3)により求めた。
平均孔径[μm]=62834/(ハーフドライ空気圧力[Pa]) ・・・(3)
多孔質中空糸膜の最大孔径は、バブルポイント法を用いて測定した。長さ8cmの多孔質中空糸膜の一方の末端を閉塞し、他方の末端に圧力計を介して窒素ガス供給ラインを接続した。この状態で窒素ガスを供給してライン内部を窒素に置換した後、多孔質中空糸膜をエタノールに浸漬した。この時、エタノールがライン内に逆流しないように極僅かに窒素で圧力を掛けた状態で、多孔質中空糸膜を浸漬した。多孔質中空糸膜を浸漬した状態で、窒素ガスの圧力をゆっくりと増加させ、多孔質中空糸膜から窒素ガスの泡が安定して出始めた圧力Pを記録した。これより、多孔質中空糸膜の最大孔径dを、下記式(4):
d=C1γ/P・・・(4)
{式中、C1は定数、γは表面張力、そしてPは圧力である。}により算出した。エタノールを浸漬液としたときのC1γ=0.632(kg/cm)であり、式(4)にP(kg/cm2)を代入することにより、最大孔径d(μm)を求めた。
多孔質中空糸膜の空隙率は、下記に記載の方法に準拠して、中空糸膜の重量と中空糸膜を構成する材料の密度とから算出した。
中空糸膜を一定長さに切り、その重量を測定し、空隙率を下記式(5):
疎水性ポリマーの付着量の比較はIRスペクトル解析、ATR法(全反射法,内部反射法)で、プリズムとしてZnSe結晶を用いて行った。測定装置はPerkinElmer社製 Spectrumlを用い、結晶の押し付け圧は圧力コンター30前後で行った。疎水性ポリマー由来のピーク強度と膜素材由来のピーク強度との比を求めることで、膜表面に付着した疎水性ポリマー量を求めることができる。実施例においては、側鎖がパーフルオロ基を有するアクリレートのため、1734Hz-1のνC=Oと1180Hz-1付近の(νC-F+νC-O)のピーク強度比、νC=O/(νC-F+νC-O)を算出した。付着量を測定する膜はモジュールから切り出し、中空糸膜を長手方向に対して1cm間隔で切断した。膜の外側表面を分析する際はそのサンプルを使い、内側表面を分析する際には長手方向に膜を切断し、内側表面を分析した。
このピーク強度比を膜の部位ごとに測定し、最小値を1.0倍としたときに1.2倍よりも大きな場合、付着量が多いと判断した。
図8は、実施例1で使用した膜蒸留装置300の構成を示す模式図である。内径0.7mm、外径1.3mm、ASTM-F316-86から求めた平均孔径0.21μm、最大孔径0.29μm、空隙率72%のPVDF製の多孔質中空糸膜12を長さ15cmに切出した。この多孔質中空糸膜12を、疎水性ポリマーとしてのフロロテクノロジー社製のフッ素樹脂系撥水剤FG-1610-F130(0.5)に一度完全に浸漬したのちに、引き上げ、乾燥を行った。その後15cm長の膜の両端の各々から長手方向中央に向かって約4cmまでの部位に、疎水性ポリマーを再塗布して乾燥し、長手方向中央部位の7cm分には再塗布を行わなかった。再塗布用の疎水性ポリマーとして、AGCセイミケミカル社製のフッ素樹脂系撥水剤SFE-DP02Hを用いた。
原水 3.5質量%の塩水
膜内の循環流量 600ml/分
原水の温度(モジュール入口側) 条件1 70℃ 条件2 90℃
冷却水の温度 15℃
冷却水の循環流量 1000ml/分
生成水側真空度 -90kPaG
膜蒸留装置を1000時間運転した時の生成水の導電率を表1に示す。
条件1の原水温度70℃では1000時間経過後の生成水の導電率は5μS/cm、条件2の原水温度90℃では1000時間経過後の生成水の導電率は10μS/cmと良好な水質を示し、ウェッティングが発生していないことがわかった。
実施例1と同じ多孔質中空糸膜を15cm長に切出した。この多孔質中空糸膜を、疎水性ポリマーとしてのフロロテクノロジー社製のフッ素樹脂系撥水剤FG-1610-F130(0.5)に一度完全に浸漬したのちに、引き上げ、乾燥を行った。その後15cm長の膜の両端の各々から長手方向中央に向かって約4cmまでの部位に、疎水性ポリマーを再塗布して乾燥し、長手方向中央部位の7cm分には再塗布を行わなかった。再塗布用の疎水性ポリマーとして、同じくFG-1610-F130(0.5)を用いた。
実施例1と同様に膜蒸留装置の構築及び1000時間運転を行った時の生成水の導電率は、条件1の原水温度70℃では1000時間経過後の生成水の導電率は8μS/cm、条件2の原水温度90℃では1000時間経過後の生成水の導電率は12μS/cmと良好な水質を示し、ウェッティングが発生していないことがわかった。
実施例1と同じ多孔質中空糸膜を15cm長に切出した。この多孔質中空糸膜を、疎水性ポリマーとしてのフロロテクノロジー社製のフッ素樹脂系撥水剤FS-392Bに一度完全に浸漬したのちに、引き上げ、乾燥を行った。その後15cm長の膜の両端の各々から長手方向中央に向かって約4cmまでの部位に、疎水性ポリマーを再塗布して乾燥し、長手方向中央部位の7cm分には再塗布を行わなかった。再塗布用の疎水性ポリマーとして、AGCセイミケミカル社製のフッ素樹脂系撥水剤SFE-DP02Hを用いた。
実施例1と同様に膜蒸留装置の構築及び1000時間運転を行った時の生成水の導電率は、条件1の原水温度70℃では1000時間経過後の生成水の導電率は2μS/cm、条件2の原水温度90℃では1000時間経過後の生成水の導電率は2μS/cmと良好な水質を示し、ウェッティングが発生していないことがわかった。
実施例1と同じ多孔質中空糸膜を15cm長に切出した。この多孔質中空糸膜を、疎水性ポリマーとしてのフロロテクノロジー社製のフッ素樹脂系撥水剤FS-392Bに一度完全に浸漬したのちに、引き上げ、乾燥を行った。その後15cm長の膜の両端の各々から長手方向中央に向かって約4cmまでの部位に、疎水性ポリマーを再塗布して乾燥し、長手方向中央部位の7cm分には再塗布を行わなかった。再塗布用の疎水性ポリマーとして、AGCセイミケミカル社製のフッ素樹脂系撥水剤SFE-DP02Hを用いた。
実施例1と同様に膜蒸留装置の構築及び1000時間運転を行った時の生成水の導電率は、条件1の原水温度70℃では1000時間経過後の生成水の導電率は1μS/cm、条件2の原水温度90℃では1000時間経過後の生成水の導電率は1μS/cmと良好な水質を示し、ウェッティングが発生していないことがわかった。
実施例1の膜蒸留用モジュールに、いずれの疎水性ポリマーも塗布しない以外は実施例1と同様にしてモジュールを作製した。
また、実施例1と同様に測定したIRのATR法によるピーク強度比は、いずれの部位も0であった。
実施例1と同様に膜蒸留装置の構築及び1000時間運転を行い、生成水の導電率を測定した。
実施例1と同じく、内径0.7mm、外径1.3mm、平均孔径0.21μm、最大孔径0.29μm、空隙率72%のPVDF製の多孔質中空糸膜を15cm長に切出した。この多孔質中空糸膜を、疎水性ポリマーとしてのフロロテクノロジー社製のフッ素樹脂系撥水剤FG-1610-F-130(0.5)に一度浸漬して、塗布、乾燥を行った。
実施例1の膜蒸留用モジュールを用いて、実施例1と同様に膜蒸留装置を構築し、原水として随伴水の模擬液(重質油と塩の混合液)を用いた。模擬液の組成は以下のものを用いた。
原水 随伴水模擬液
膜内の循環流量 600ml/分
原水の温度(モジュール入口側) 条件1 70℃ 条件2 90℃
冷却水の温度 15℃
冷却水の循環流量 1000ml/分
生成水側真空度 -90kPaG
膜蒸留装置を1000時間運転した時の生成水の導電率を表3に示す。
条件1の原水温度70℃では1000時間経過後の生成水の導電率は4μS/cm、条件2の原水温度90℃では1000時間経過後の生成水の導電率は8μS/cmと良好な水質を示し、ウェッティングが発生していないことがわかった。
比較例1の膜蒸留用モジュールを用いて、実施例1と同様に膜蒸留装置を構築し、原水として実施例5と同様の随伴水の模擬液(重質油と塩の混合液)を用いて、実施例5と同様に評価を行った。
膜蒸留装置を1000時間運転した時の生成水の導電率を表3に示す。
条件1の原水温度70℃では36時間で導電率が500μS/cmを超えウェッティング、条件2の原水温度90℃では4時間経過後に導電率が500μS/cmを超え、ウェッティングが発生していることがわかった。
11 ハウジング
12 多孔質中空糸膜
13 接着樹脂
13A せり上がり部
14 疎水性ポリマー
20 冷却装置
22 冷却管
30 ドレインタンク
100,200,300 膜蒸留装置
A 接着固定部位
NA 非接着固定部位
C 連結部
D 排出口
I 原水導入部
Claims (7)
- ハウジングと、前記ハウジングに両端部が接着固定されている複数本の多孔質中空糸膜とを有する膜蒸留用モジュールであって、
多孔質中空糸膜の外側表面の水接触角が90°以上であり、
多孔質中空糸膜の非接着固定部位の少なくとも一部の部位に疎水性ポリマーが付着しており、
多孔質中空糸膜の内側表面及び外側表面の各々について、非接着固定部位の長手方向における一端から他端までの部位を0%から100%と表したときに、前記一端から0~5%の部位に付着している膜面積当たりの疎水性ポリマーの量と、前記一端から95~100%の部位に付着している膜面積当たりの疎水性ポリマーの量との少なくとも一方が、前記一端から40~60%の部位に存在する膜面積当たりの疎水性ポリマーの量よりも多い、膜蒸留用モジュール。 - ハウジングと、前記ハウジングに両端部が接着固定されている複数本の多孔質中空糸膜とを有する膜蒸留用モジュールであって、
多孔質中空糸膜の非接着固定部位の少なくとも一部の部位に疎水性ポリマーが付着しており、
多孔質中空糸膜の内側表面及び外側表面の各々について、非接着固定部位の長手方向における一端から他端までの部位を0%から100%と表したときに、前記一端から0~5%の部位に付着している膜面積当たりの疎水性ポリマーの量と、前記一端から95~100%の部位に付着している膜面積当たりの疎水性ポリマーの量との両方が、前記一端から40~60%の部位に存在する膜面積当たりの疎水性ポリマーの量よりも多い、膜蒸留用モジュール。 - 多孔質中空糸膜の非接着固定部位が前記一端から50%未満の部位で原水導入部と最も近接するように原水導入部が配置されており、多孔質中空糸膜の、膜面積当たりの前記疎水性ポリマーの量が、以下の関係:
[前記一端から0~20%の部位の疎水性ポリマーの量]>[前記一端から95~100%の部位の疎水性ポリマーの量]>[前記一端から40~60%の部位の疎水性ポリマーの量]
を満たす、請求項1又は2に記載の膜蒸留用モジュール。 - 前記一端から0~20%の部位において、前記多孔質中空糸膜の原水導入面の膜面積当たりの疎水性ポリマー量が、前記多孔質中空糸膜の蒸気送出面の膜面積当たりの疎水性ポリマー量よりも多い、請求項1~3のいずれか一項に記載の膜蒸留用モジュール。
- 水生成用の膜蒸留装置であって、
請求項1~4のいずれか一項に記載の膜蒸留用モジュールを備える、膜蒸留装置。 - 膜蒸留装置は、膜蒸留用モジュールと連結された冷却装置を更に備え、
膜蒸留用モジュールは、多孔質中空糸膜が前記一端を下にして略垂直方向に固定され、かつ原水が前記一端から多孔質中空糸膜内側に導入されるように構成されており、
膜蒸留用モジュールと冷却装置との連結部の下端は、多孔質中空糸膜の非接着固定部位全高の1/2よりも高い位置にある、請求項5に記載の膜蒸留装置。 - 膜蒸留用モジュールは、多孔質中空糸膜が前記一端を下にして略垂直方向に固定され、かつ原水が前記一端から多孔質中空糸膜内側に導入されるように構成されており、
膜蒸留用モジュールは、多孔質中空糸膜の非接着固定部位全高の1/2よりも低い位置に対応する垂直方向位置に排出口を有する、請求項5又は6に記載の膜蒸留装置。
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